矿物材料现代测试技术 6 热分析技术ppt课件

1、l现代测试技术在选矿中的运用。现代测试技术在选矿中的运用。l红外光谱在选矿中的运用。红外光谱在选矿中的运用。l现代测试技术在铁矿中的运用。现代测试技术在铁矿中的运用。l现代测试技术在粘土矿物研讨中的运用。现代测试技术在粘土矿物研讨中的运用。l现代测试技术在硅灰石加工中的运用。现代测试技术在硅灰石加工中的运用。l现代测试技术在云母加工中的运用。现代测试技术在云母加工中的运用。l现代测试技术在矿物填料中的运用。现代测试技术在矿物填料中的运用。lXRD在矿物资料中的运用。l电子显微技术在矿物资料中的运用。l扫描电镜在矿物资料中的运用。lTEM在矿物资料中的运用。l扫描隧道显微技术在矿物加工的运用。l

2、AFM在矿物加工中的运用。l热分析在矿物加工中的运用。 一切的分析测试技术，都根本是在一切的分析测试技术，都根本是在一定条件下跟踪物质能量或质量等物理性一定条件下跟踪物质能量或质量等物理性质的变化过程，从而推断构造与物性之间质的变化过程，从而推断构造与物性之间的关系。的关系。 热分析也不例外，它是在程序控制热分析也不例外，它是在程序控制温度下，跟踪物质的物理性质与温度关系温度下，跟踪物质的物理性质与温度关系的技术，是研讨物质受热或冷却过程中所的技术，是研讨物质受热或冷却过程中所发生的各种物理与化学变化的有力工具。发生的各种物理与化学变化的有力工具。因此，它是一类多学科的通用技术，在科因此，它是

3、一类多学科的通用技术，在科研、消费以及产品开发等各个领域获得了研、消费以及产品开发等各个领域获得了广泛的运用。广泛的运用。 热分析技术热分析技术1 必需丈量物质的某种物理性质。如：质量、热学、力学、电学、光学、磁学和声学等。因此，热分析技术所涉及的范围极其广泛。2 丈量的物理量必需直接或间接表示为温度关系。3 丈量的物理量必需在程控温度下测定。热分析技术热分析技术热分析技术1 热重分析法热重分析法 TG (Themogravimetry)微商热重分析法微商热重分析法DTGDerivative Thermogravimetry )2 差热分析差热分析 DTA (Differential Ther

4、mal Analysis)3 示差扫描量热分析法示差扫描量热分析法 DSC (Differential Scanning Calorimetry)热分析技术热分析技术v热重法(Thermo-gravimetry,简称TG)v是在程序控制温度下，丈量物质的质量与温度关系的一种技术。由TG实验获得的曲线，称热重曲线(或TG曲线)。v 以分量为综坐标(由上到下质量减少)，以温度(或时间)为横坐标(从左到右添加)。由TG可以派生出微商热重法(Derivative Thermo-gravimetry,简称DTG)，它是TG曲线对温度(或时间)的一阶导数。热分析技术热分析技术热分析技术热天平原理表示图1

5、测温热电偶；2 试样坩埚支架；3 炉子；4 温控热电偶；5 吊带；6 光源； 7 光栏；8 接纳元件；9 磁铁与线圈。 热分析技术热分析技术理想的理想的TG曲线为一些直角台阶曲线为一些直角台阶 ;但但实践上表现为一个个过渡和斜坡。实践上表现为一个个过渡和斜坡。 a热重热重TG曲线曲线热分析技术热分析技术左图为理想的热重曲线， 右为KAl3(OH)6(SO4)2 的实践热重曲线。热分析技术热分析技术一些名词术语：AB段称热重基线，B点对应的Ti称热分解的起始温度；C点所对应的Tf是热分解反响终止温度。TfTi称之为反响区间。D点外推基线与TG曲线最大斜率切线的交点，对应的Te称为外推起始温度。

6、热分析技术热分析技术TG曲线对时间(或温度)的一次微分所得曲线即DTG曲线。它的纵坐标为dWdt(或dWdT)，从上到下表示减少。横坐标为温度T或时间t，自左至右表示添加。DTG曲线上出现的各种峰对应着TG曲线上的各个分量变化阶段。峰的面积与样品对应的分量变化成正比。热分析技术热分析技术热分析技术热分析技术 1能准确反映出起始反响温度、最大反响速率温度和反响终止温度(相对来说，TG曲线对此就愚钝的多；2能准确区分出相继发生的热重变化。在TG曲线上，对应于整个变化过程中各阶段的变化相互衔接而不易区分开，而同样的变化过程在DTG曲线上能呈现出明显的最大值，可以以峰的最大值为界把一个热失重反响分成两

7、部分。故DTG能很好地域分出重叠反响，区分各反响阶段。热分析技术热分析技术3 DTG曲线的峰面积准确地对应着变化了的样品分量，因此较TG能更准确地进行定量分析。4能方便地为反响动力学计算提供反响速率(dWdt)数据。5DTG与DTA具有可比性，但前者与质量变化有关且重现性好，后者与质量变化无关且不易重现。假设DTG和DTA进行比较，能判别出是分量变化引起的峰还是热量变化引起的峰，TG对此无能为力。 热分析技术热分析技术l(1)气氛：如在C02气氛中、空气中或N2气氛中，物质的反响温度会有较大变化。 l(2)试样量：最好的方法是根据天平的灵敏度，尽能够运用少量试样。l(3)试样粒度：粒度小的比粒

8、度大的试样热分解温度低。热分析技术热分析技术差热分析(Differential Thermal Analysis，简称DTA) 是在程序控制温度下丈量物质与参比物之间温度差与温度关系的一种技术。在DTA实验中，样品温度的变化是由于相变或反响热效应引起的，比如相转变、熔化、结晶、沸腾、升华、蒸发、氧化复原反响、断裂与分解反响、脱氢反响、晶格破坏以及其它化学反响等等。 热分析技术热分析技术 功能：功能： 玻璃化转变玻璃化转变 结晶结晶 熔融熔融 相变温度相变温度 相变潜热相变潜热 氧化和分解等过程。氧化和分解等过程。热分析技术热分析技术热分析技术热分析技术 试样S和参比物R分别装在两个坩埚内。在坩

9、埚下各有一个片状热电偶，这两个热电偶相互反接。对试样和参比物同时进展程序升温，当加热到某一温度，试样发生了放热或吸热反响时，试样温度Ts就会高于或低于参比物温度TR，从而产生了温度差，该温度差T就会由上述两个反接的热电偶以差热电势的方式输出给差热放大器，经放大后从记录仪输出，得到差热曲线，即DTA曲线。 热分析技术热分析技术参比物应是惰性资料，即在测定的温度范围内，不产生任何热效应放热、吸热的资料。如：A12O3、 石英、 硅油等。热分析技术热分析技术基基 线线 假设试样不发生热效应，在理想情况下，试样温度和参比物温度相等，T0，差示热电偶无信号输出，记录仪上记录温差的笔仅划一条直线，称为基线

10、.T/oC0+-T热分析技术热分析技术DTA曲线的纵坐标表示温差(T)，吸热向下，放热向上。横坐标为温度T(或时间t)。 基线 T近于零(图中的AB、DE段)；峰BCD； 峰宽 BD； 峰高 CF；峰面积BCDB；外推起始点(出峰点)一峰前沿最大斜率点与基线延伸线的交点(G)。 差热分析曲线(1)试样粒度：其影响类似于TG。尤其对有气相参与的反响。(2)参比物：参比物的用量、比重、粒度、比热及热传导性等都应与试样尽能够一致，否那么能够出现基线偏移、甚至呵斥缓慢变化的假峰。(3)试样用量：试样量多，会影响热效应温度的准确丈量，呵斥两相邻的热效应峰的重叠。(4) 升温速率不同，得到的峰的外形会有些

11、差别，升温速率不稳，那么会呵斥基线偏移、弯曲、甚至呵斥假峰。 热分析技术热分析技术例例1，CAC204H20分解曲线分解曲线草酸钙一水化合物草酸钙一水化合物(CaC204，H20)的的TGDTA曲线。曲线。测试条件为：试样分量测试条件为：试样分量10.1mg，参比，参比物物-A1203，TG量程量程l0mg，DTA量程量程100V，气氛为空气。，气氛为空气。 热分析技术热分析技术从常温至800范围内发生了三次热失重反响1：220 附近，约失重12;2：500 时，累计失重约20；3：740 时，累计失重约30对应的DTA曲线上，也出现了三次热反响热分析技术热分析技术结合该物质的分子量进展分析，最后得出它们所对应的化学反响过程为： -H2O -CO -CO2 CaC2O4H2O-CaC2O4-CaCO3-CaO热分析技术热分析技术例例2从热分析曲线推测从热分析曲线推测NH4V03的分解过程的分解过程 在所示温度范围内发生了两次热分解反响，并且都为吸热反响。 两次热分解反响对应的热失分量分别为14和22，并由此推测两次热分解反响的产物中都有气相的逸出从而使分量减轻。 热分析技术热分析技术NH4V03的分子量为117：第一次热失重的失去分量为14，对应的分子量约为16.4，相当于NH3的分子量，即失去氨气后剩余HV03；第二次热失重反响后累计失去的分量为22，减去第一次热反响所失去